2022年《环境化学》(第二版)(戴树桂)知识点总结和部分课后习题答案(1219205421)

1、精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -环境化学第一章绪论1 环境环境是指与某一中心事物有关相适应的四周客观事物的总和中心事 物是指被讨论的对象对人类社会而言环境就是影响人类生存和进展的物质能量 社会自然因素的总和1972 年联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议通过了人类环境宣言2 构成环境的四个自然圈层包括土壤岩石圈大气圈和水圈3 为爱护人类生存环境联合国将每年的4 月 22 定位 世界地球日 6 月 5 日定位 世界环境日4 环境爱护的主要对象是由于人类生产生活活动所引起的次生环境问题主要包括环境污染和生态破环两个方面5 环境问题全球环境或区域环境中显

2、现不利于人类生存和进展的各种现象称为环境问题原生环境问题自然力引发也称第一类环境问题火山喷发地震洪灾等次生环境问题人类生产生活引起生态破坏和环境污染反过来危及人类生存和进展的现象也称其次类环境问题目前的环境问题一般都是次生环境问题生态破坏人类活动直接作用于自然生态系统造成生态系统的生产才能显著削减和结构显著该变如草原退化物种灭亡水土流失等当今世界上最引人注目的几个环境问题 温室效应 臭氧空洞 酸雨 等是由大气污染所引起的6 环境污染由于人为因素使环境的构成状态发生变化环境素养下降从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件造成环境污染的因素有物理化学和生物的三个方面其中化学物质引起的约占

3、8090 环境污染物定义进入环境精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 29 页，共 29 页 - - - - - - - - - -后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境 污染物污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在 状态五十岁月日本显现的痛痛病是由镉 Cd 污染水体后引起的五十岁月日本显现的水俣病是由Hg 污染水体后引起的重要污染物1 元素 CrHgAsPbCl2 无机物 CONOxSO2KCN3 有机化合物和烃类烷烃饱和芳香烃苯环不饱和非芳香烃不饱和不带苯环多环芳烃4 金属有机和准金属有机化合物四乙基铅三丁基锡5

4、 含氧有机化合物环氧乙烷醚醇醛酮酚有机酸等6 有机氮化合物胺腈硝基苯三硝基苯TNT7 有机卤化物氯仿四氯化碳PCBs氯代二恶英氯代苯酚8 有机硫化合物硫醇类甲硫醇硫酸二甲酯9 有机磷化合物有机磷农药磷酸二甲酯磷酸三乙酯按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物水体污染物土壤污染物等按污染物的形状可分为气体污染物液体污染物和固体废物按污染物的性质可分为化学污染物物理污染物和生物污染物优先掌握污染物概念基于有毒化学物的毒性自然降解的可能性及在水体中显现的概率等因素从多种有机物中挑选出的优先掌握物7 熟悉过程 20 世纪 60 岁月人们只把环境问题作为污染来看待没有熟悉到生态破坏的问题20 世纪 70

5、 岁月 1972年联合国瑞典斯德哥尔摩人类环境会议将环境污染和生态破坏提升到同一高度看待20 世纪 80 岁月1987年由挪威首相布伦特兰夫人组建的联合国世界环境与进展委员会发表了我们共同的将来20 世纪 90 岁月 1992年巴西里约热内卢联合国环境与进展大会强调和正式确立了可连续进展的思想并形成了当代的环境爱护的主导意识8 自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏从而导致环境系统的结构和功能发生变化称为环境效应分为自然环境效应和人为环境效应按环境变化的性质划分 1 环境物理效应由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应 2 环境化学效应 在各种环境因素影响下物质间发生化学反应产生

6、的环境效应即为环境化学效应 3 环境生物效应环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生物效应9 污染物的迁移污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集分散和消逝的过程迁移有机械迁移物理化学迁移生物迁移污染物转化是指污染物在环境中通过物理化学或生物作用导致存在形状或化学结构转变的过程污染物质在环境中的三大转化途径为化学转化光化学转化和生物转化10 环境化学讨论特点1 以微观讨论宏观从原子分子水平讨论宏观环境圈层中环境现象和变化机制2 讨论对象复杂既有人为来源的也有自然来源的处于环境开放体系内多种环境因素同时相互作用其讨论需要多学科的结合3 物质水平低 mgkg ppm10-6 ugk

7、g ppb10-911 依据环境化学的任务内容和特点以及进展动向你认为怎样才能学好环境化学这门课环境化学是一门讨论有害化学物质在环境介质中的存在化学特点行为和效应及其掌握的化学原理和方法的科学环境化学以化学物质在环境中显现而引起环境问题为讨论对象以解决环境问题为目标的一门新型科学其内容主要涉及有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形状潜在有害物质的来源他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性有害物质已造成影响的缓解和排除以及防止产生危害的方法和途径环境化学的特点是要从微观的原子分子水平上来讨论宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途

8、径其核心是讨论化学污染物在环境中的化学转化和效应目前国界上较为重视元素特殊是碳氮硫和磷的生物地球化学循环及其相互偶合的讨论重视化学品安全评判臭氧层破坏气候变暖等全球变化问题当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学亲密相关的是以有机物污染为主的水质污染以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染其次章大气环境化学1 大气成分按浓度分成三大类1 主要成分浓度在1 以上量级包括氮N2 氧O2 和氩 Ar 2 微量成分也称次要成分浓度在 1ppmv到 1 之间包括二氧化碳CO2 水汽 H2O 甲烷 CH4 氦 He氖 Ne氪 Kr等 3 痕量成分浓度在1ppmv以

9、下主要有氢 H2臭氧 O3氙 Xe一氧化二氮 N2O 氧化氮 NO 二氧化氮 NO2 氨气 NH3二氧化硫 SO2 一氧化碳 CO 以及气溶胶等等此外仍有一些大气中原来没有的纯属人为产生的污染成分它们目前在大气中的浓度多为pptv 的量级如氟氯烃类化合物 常记为 CFCs 等2 大气层的结构对流层平流层中间层热层逸散层对流层特性由于对流层大气的重要热源来自于地面长波辐射因此离地面越近气温越高离地面越远气温就越低在对流层中高度每增加100m3 逆温由于过程的不同可分为近地面的逆温自由大气逆温近地面的逆温辐射逆温平流逆温融雪逆温地势逆温自由大气逆温乱流逆温下沉逆温锋面逆温逆温的危害在对流层中由于低

10、层空气受热不均能够使气体发生垂直对流运动致使对流层上下空气发生交换通过垂直对流运动污染源排放的污染物能够被输送到远方并由于分散作用而使污染物浓度降低逆温现象常常发生在较低气层中这时气层稳固性特强对于大气中垂直运动的进展起着阻碍作用对大气垂直流淌形成巨大障碍地面气流不易上升使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散4 气团的稳固性与密度层结和温度层结两个因素有关5 大气污染源自然因素火山喷发排放出 SO2H2SCO2CO及HF火山灰等颗粒物森林火灾排放出COCO2SO2NO自2然尘风砂土壤尘海浪飞沫颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐人为因素工厂企业废气排放交通运输飞机机动车轮船尾气燃油燃煤农村炉

11、灶农业活动农药喷洒6 大气中有哪些重要污染物及分类定义大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质城市中影响健康的主要大气污染物是二氧化硫及进一步氧化产物三氧化硫硫酸盐悬浮颗粒物烟雾灰尘PM10PM25PM1氮0 氧化物一氧化碳挥发性有机化合物碳氢化合物和氧化物臭氧铅和其他有毒金属分类大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物大气污染物按形成过程又可以分为一次污染物和二次污染物一次污染物是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物又称为原发性污染物二次污染物指由一次污染物与大气中已有成分或几种污

12、染物之间经过一系列的化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物又称为继发性污染物7 重要污染物来源及排除途径二氧化硫燃烧降水清除雨除冲刷气相或液相氧化成硫酸盐土壤微生物降解物理和化学反应吸取植被表面吸取消化摄取海洋河流吸取硫化氢火山喷射海水浪花生物活动等氧化为二氧化硫写去除反应臭氧在植被土壤雪和海洋表面上的化学反应氮氧化物燃烧尾气排放土壤化学反应植被吸取消化摄取气相或液相化学反应一氧化碳不完全燃烧平流层与OH自由基反应土壤微生物活动二氧化碳植被光合作用吸取海洋吸取甲烷燃烧泄露发酵土壤微生物活动植被化学反应细菌活动对流层及平流层化学反应碳氢化合物向颗粒物转化土壤微生物活动植被吸取消化

13、摄取8 影响大气污染物迁移的因素由染源排到大气中的污染物的迁移主要受到空气的机械运动由天气形势和地理地势造成的逆温现象以及污染物本身的特性9 基本气象要素气温气压湿度风云量10 燃烧过程中 NO的生成量主要与燃烧温度和 空燃比 有关11CFC-11和 Halon1211d 分子式分别为 CFCl3和 CF2ClBr12 大气中的 CH4主要来自煤石油自然气 的排放13 大气中有哪些重要自由基其来源如何产生热裂解法光解法氧化仍原法大气中主要自由基有HOHO2RRO2HO 的来源 O3的光解 O3 r 2 OH2O2HO HNO2的光解HNO2rHO NO H2O2的光解H2O2r2HO清洁大气中

14、 HO来源是 O3污染大气来源是HNO3和 H2OHO2的来源主要来自醛特殊是甲醛的光解H2CO rH HCO H O2MHO2 MHCO O2 MHO2 CO M 亚硝酸酯的光解CH3ONOrCH3O NO CH3O O2HO2 H2CO H2O2的光解 H2O2 r2HO HO H2O2HO2 H2OR的来源 RH OR HO RH HOR H2OCH3的来源 CH3CHO的光解 CH3CHOrCH3 CHOCH3COCH3的光解 CH3COCH3rCH3 CH3COCH3O的来源甲基亚硝酸酯的光解CH3ONOrCH3O NO甲基硝酸酯的光解CH3ONO2rCH3O NO2 RO2的来源

15、R O2RO214 表达大气中 NO转化为 NO2的各种途径 NO O3NO2 O2 HO RHR H2O R O2RO2NO RO2NO2 RORO O2RCHO HO2 R比 R少一个 C原子 NO HO2NO2 HO15 氮循环主要通过同化 氨化 硝化 和 反硝化等四个生物化学过程完成16 分子原子自由基或离子吸取光子而发生的化学反应称光化学反应大气光化学反应分为初级过程和次级过程光化学第肯定律当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应其次为使分子产生有效的光化学反应光仍必需被所作用的分子吸取即分子对某特定波长的光要有特点吸取光谱才能产生光化学反

16、应光化学其次定律光被分子吸取的过程是单光子过程由于电子激发态分子的寿命 10-8s在如此短的时间内辐射强度比较弱的情形下只可能单光子过程再吸取其次个光子的几率很小17 大气中重要吸光物质的光离解1 O2N2 的光离解N2的光离解限于臭氧层以上2 O3的光离解3NO2的光离解据称是大气中唯独已知O3的人为来源4 HNO2 HNO3的光解初级过程次级过程HNO2的光解是大气中HO的重要来源之一5 甲醛的光离解初级过程对流层中由于有 O2的存在可进一步反应醛类光解是氢过氧自由基H02 的主要来源6 卤代烃的光解假如有一种以上的卤素就断裂的是最弱的键CH3FCH3H CH3 Cl CH3 BrCH3

17、I18 含有 NOx和 CH化合物等一次污染物的大气在阳光的照耀下发生光化学反应而产生二次污染物这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污 染现象称为光化学烟雾掌握掌握反应活性高的有机物的排放掌握臭氧的浓度特点蓝色烟雾强氧化性具有强刺激性使大气能见度降低在白天生成傍晚消逝 高峰在中午光化学烟雾形成的简洁机制光化学烟雾形成反应是一个链反应链的引发主要是NO2的光解引发反应自由基传递碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本缘由过氧酰基终止19 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用烷烃可与大气中的HO和 O发生摘氢反应RH HOR H2ORH OR HOR O2RO2RO2 NORO N

18、O2RO O2RCHO HO2RO NO2RONO2另外 RO2 HO2ROOH O2 ROOH rRO HO稀烃可与HO 发生加成反应从而生成带有羟基的自由基它可与空气中的O2 结合成相应的过氧自由基由于它有强氧化性可将NO氧化成 NO2自身分解为一个醛和 CH2OH如乙烯和丙稀CHCH HOCH2CH2OHCH3CHCH2CH3CHCH2OH CH3CH OH CH2 CH2CH2OH O2CH2 O2 CH2OHCH2 O2 CH2OH NOCH2 O CH2OH NO2 CH2 O CH2OHCH2O CH2OHCH2 O CH2OH O2HCOCH2OH HO2 CH2OH O2H2

19、CO HO2稀烃仍可与 O3发生反应生成二元自由基该自由基氧化性强可氧化NO和 SO2等生成相应的醛和酮光化学反应的链引发反应主要是NO2 的光解而烷烃和稀烃 均能使 NO转化为 NO2因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的位置20 硫酸烟雾型污染由于煤燃烧而排放出来的SO2颗粒物以及由SO2氧化所 形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象SO2转化为 SO3的氧化反应主要靠雾滴中锰铁氨的催化作用而加速硫酸烟雾型污染属于仍原性混合物称仍原性烟雾SO2滴的催化氧化速度与金属离子浓度PH温度有关21 硫酸烟雾伦敦型烟雾与光化学烟雾洛杉矶烟雾的比较硫酸烟雾是仍原型烟雾发觉较早已显现多次燃煤产生冬季低温

20、高湿度弱光照白天夜间连续光化学烟雾是氧化型烟雾发觉较晚汽车尾气夏秋季高温低湿度强光照白天22 二氧化硫的氧化直接光氧化被自由基氧化被氧原子氧化23 酸雨雨水的 pH值约为 56 可看作未受污染的大气降水的pH 背景值并作为判定酸雨的界限影响酸雨形成的因素主要有酸性污染物的排放及其转化条件大气中 NH3 的含量及其对酸性物质的中和性大气颗粒物的碱度及其缓冲才能天气形势的影响降水的化学组成大气中固定成分无机物有机物光化学反应物不容物酸雨化学组成硫酸硝酸钙离子锰铜矾催化24 酸雨的主要成分是什么其产生的主要机制酸雨的主要危害有哪些如何控制酸雨中含有多种无机酸和有机酸主要是硫酸和硝酸酸雨多成于化石燃料

21、的燃烧SH2SO4SO点2 燃 SO2 SO2H2O H2SO3亚硫酸2H2SO3O2 2H2SO4硫酸总的化学反应方程式SO2点燃 SO22SO22H2OO22H2SO4氮的氧化物溶于水形成酸aNOHNO3硝酸2NOO2 2NO23NO2H2O2HNO3NO总的化学反应方程式4NO2H2O3O24HNO3 bNO2HNO3总的化学反应方程式4NO22H2OO24HNO3危害酸雨可以直接使大片森林死亡农作物枯萎也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定淋洗与土壤离子结合的钙镁钾等养分元素使土壤贫瘠化仍可使湖泊河流酸化并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中毒害鱼类加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程可

22、能危及人体健康掌握酸雨的根本措施是削减二氧化硫和氮氧化物的排放目前世界上削减二氧化硫排放量的主要措施有1原煤脱硫技术2 优先使用低硫燃料如含硫较低的低硫煤和自然气等3改进燃煤技术削减燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放 量 4 对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫5开发新能源如太阳能风能核能可燃冰等CO2 象温室的玻璃一样答应太阳光中可见光照耀到地面并阻挡地面重新辐射的红外光返回外空间CO2起单向过滤器作用大气中CO2吸取了地面辐射出来的红外光把能量截留于大气中从而使大气温度上升这种现象称为温室效应能引起温室效应的气体称温室气体有二氧化碳甲烷一氧化碳二氯乙烷臭氧四氯化碳和氟氯烃 C

23、FC 11CFC 12等都是温室气体26 温室效应机理及危害由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭石油和自然气这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散其结果是地球表面变热起来它会带来以以下几种严峻恶果 1地球上的病虫害增加2海平面上升3气候反常海洋风暴增多4土地干旱沙漠化面积增大总反应臭氧的消耗光解生成 O3的逆反应当水蒸气氮氧化物氟氯烃等进入平流层后加速O3 的消耗起到催化的作用导致臭氧层破坏的催化反应过程总反应Y

24、-直接参与破坏 O3的催化活性物种包括NOXHOX ClOX等29 大气各种固体或液体匀称地分散在空气中形成的一个巨大的分散体系也是气溶胶体系气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物分散性凝结性形成气溶胶性颗粒物的去除途径干沉降湿沉降干沉降指颗粒物在重力作用下的沉降或与其它物体碰撞后发生的沉降湿沉降是指通过降雨降雪等降水过程而使大气颗粒物发生沉降的过程其是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法湿沉降包括雨除和冲刷两种机制大气颗粒物的分类总悬浮颗粒物TSP粒径一般在 100m 以下飘尘长期漂浮在大气中粒径小于 10m的悬浮物又称为可吸入粒子降尘粒径大于10 微米以上的由于重力作用能沉降下来的微

25、粒可吸入粒子小于10m30 大气颗粒物分为无机颗粒物和有机颗粒物的三模态依据大气颗粒物按表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模并用它来说明大气颗粒物的来源与归宿爱根核模Dp005 m 积聚模 005 mDp 2m 粗粒子模 Dp 2 m31 颗粒物的表面性质成核作用粘合吸着成核作用过饱和蒸汽在颗粒物表面凝结成液滴粘合粒子彼此相互间紧紧粘合或在固体表面上粘合是小颗粒形成较大凝结体最终沉降的过程离子粘合静电除尘吸着气体或蒸汽吸附在颗粒物表面 Adsorption32 有机污染物一般通过吸附作用挥发作用水解作用光解 和生物富集和降解等过程进行迁移转化第三章水环境化学1 水中八大离子 KNa

26、Ca2Mg2HCO3-NO3-C和l-SO42-为常见八种离子2 溶解气体与 Henry 定律溶解于水中的气体与大气中的气体存在平稳关系气体的大气分压PG与气体的溶解度的比表现为常数关系称为Henry 定律该常数称为 Henry 定律常数 KHG aq KH PGKH气体在肯定温度下的亨利定理常数 molLPaPG 各种气体的分压Pa3 水体中可能存在的碳酸组分CO2CO32-HCO3-H2CO3H2CO34 自然水中的碱度和酸度碱度水中能与强酸发生中和作用的全部物质即能够接受质子 H的物质总量酸度凡在水中离解或水解后生成可与强碱OH-反应的物质包括强酸弱酸和强酸弱碱盐总量即水中能与强碱发生中

27、和作用的物质总量5 自然水中的总碱度HCO3-2CO32- OH- H6 水体中颗粒物的类别1矿物微粒和粘土矿物铝或镁的硅酸盐2金属水合氧化物铝铁锰硅等金属3腐殖质4水体悬浮沉积物5其他藻类细菌病毒等影响水体中颗粒物吸附作用的因素有颗粒物浓度温度PH7 水环境中胶体颗粒物的吸附作用有表面吸附化学吸附离子交换吸附和专属吸附8 自然水的 PE随水中溶解氧的削减而降低 因而表层水呈氧化性 环境9 吸附等温线在肯定温度处于平稳状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线水环境中常见的吸附等温线主要有LF H10 无机物在水中的迁移转化过程安排作用挥发作用水解作用光解作用生物富集生物

28、降解作用11PEpE 越小电子活度越高供应电子的倾向越强水体呈仍原性 pE 越大电子活度越低接受电子的倾向越强水体呈氧化性 pe 影响因素 1 自然水的 pE 随水中溶解氧的削减而降低 2 自然水的 pE 随其 pH削减而增大12 什么是电子活度pE 以及 pE和 pH的区分答定义电极上电子有效浓度为电子活度记作E 其负对数记作 pE 电子活度越大或 pE 越小电子供出电子的倾向越大在电化学讨论中通常用电极电位表示电极供出或接受电子的倾向当给出电子活度E 和电子活度的负对数pE 明确的热力学意义之后就可以明确地表示不同电对在反应条件下供出或接受电子才能的相对大小在肯定温度下pE 与电极电位成直

29、线关系pE 越大电子活度越小电极的 氧化才能或接受电子的才能越强供出电子才能越弱pE 与电子活度的关系同pH 与 H 活度的关系相像pH亦称氢离子浓度指数是溶液中氢离子活度的一种标度也 就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准pH 值越趋向于 0 表示溶液酸性越强反之越趋向于 14 表示溶液碱性越强pH 7 的溶液为中性溶液13 腐殖质的组成由生物体物质在土壤水体和沉积物中经腐败作用后的分解产物是一种凝胶性有机高分子物质分为腐殖酸溶于稀碱但不溶于酸的部分富里 酸即可溶于碱又可溶于酸的部分腐黑物不能被酸和碱提取的部分一般认为当浓度较高时金属离子与腐殖质的反应以溶解为主当金属离子浓度较低时就以沉淀 和

30、凝结为主14 沉淀物中重金属重新释放诱发因素盐浓度上升碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来氧化仍原条件的变化有机物增多产生厌氧环境铁猛氧化物仍原溶解使结合在其中的金属释放出来pH 值降低氢离子的竞争吸附作用金属在低pH 值条件下致使金属难溶盐类以及协作物的 溶解增加水中协作剂的含量自然或合成的协作剂使用量增加能和重金属形成可溶性协作物有时这种协作物稳固性较大以溶解态形式存在使重金属从固体颗粒上解吸下来15 凝结过程是在外来因素如化学物质作用下降低静电斥力引力超过斥力时胶粒便合在一起絮凝过程借助于某种架桥物质聚合物联结胶体粒子使凝结的粒子变的更大简述胶体凝结和絮凝之间的

31、区分答絮凝在胶粒或悬浮体内加入极少量的可溶性高分子化合物可导致溶胶快速沉淀沉淀呈疏松的棉絮状这类沉淀称为絮凝物这种现象呈絮凝作用聚沉胶体粒子集合由小变大最终导致粒子从溶液中析出的过程高分子对溶胶的絮凝作用与电解质的聚沉作用完全不同由电解质引起的聚沉作用缓慢沉淀颗粒紧密小高分子的絮凝作用就是由于吸附了溶胶粒子以后高分子化合物本身的链段旋转和运动相当于本身的痉挛作用将固体粒子集合在一起而产生沉淀BCF17 水体富养分化指在人类活动的影响下生物所需的氮磷等养分物质大量进入湖泊河口海湾等缓流水体引起藻类及其他浮游生物快速繁衍水体溶解氧量下降水质恶化鱼类及其他生物大量死亡的现象发生在海疆时叫赤潮发生在湖

32、泊时叫水华危害 1 使水味变得腥臭难闻2降低水体的透亮度3影响水体的溶解氧4向水体释放有毒物质5影响供水水质并增加制水成本6对水生生态的影响在正常情形下湖泊水体中各种生物都处于相对平稳的状态但是一旦水体受到污染而出现富养分状态时水体的这种正常的生态平稳就会被扰乱某些种类的生物明显削减而另外一些生物种类就显著增加这种生物种类演替会导致水生生物的稳固性和多样性降低破坏了湖泊生态平稳措施掌握外源性养分物质输入制订养分物质排放标准和水质标准依据湖泊水环境磷容量实施总量掌握实施截污工程或者引排污染源合理使用土地最大限制地削减土壤腐蚀水土流失与肥料流失削减内源性养分物质负荷生物性措施 是指利用水生生物吸取

33、利用氮磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水体中氮磷 养分物质目的的方法工程性措施工程性措施主要包括挖掘底泥沉积物进行水体深层曝气注水冲稀等化学方法包括凝结沉降和用化学药剂杀藻等对那些溶解性养分物质如正磷酸盐等采纳往湖中投加化学物质使其生成沉淀而沉降而使用 杀藻剂可杀死藻类这适合于水华盈湖的水体藻类被杀死后水藻腐烂分解仍然会 释放出磷因此死藻应准时捞出或者再投加适当的化学药品将藻类腐烂分说明放 出的磷酸盐沉降19 微生物代谢途径1 通过酶催化的亲核水解反应2 利用氧的亲电行为的氧化反应 3 通过氢化物亲核行为或仍原金属的仍原反应4 加成反应或自由基H提取和富马酸加成反应20 降水中主要的阴离

34、子有硫酸根离子氯离子硝酸根离子亚硝酸根离子21pH pK1 635 时溶液中主要以H2CO3为主 pH pK2 1033时溶液中主要以CO32-为主 pH介于 pK1 与 pK2 之间时溶液中主要以HCO3为-主22 金属污染物 Cd Hg Pb As CrCu Zn Tl NiBe23 环境中某一重金属的毒性与其游离金属离子浓度协作作用和 化学性质 有关24TN TP 总磷总氮和 COD常衡量水体富养分化的指标25 水体的自净作用可分为物理作用化学作用和生物作用26pE pH 图在高 H活度高电子活度的酸性仍原介质中 Fe2 为主要形状酸性仍原性介质 H 活度低电子活度的酸性氧化介质中 Fe

35、3 为主要形状酸性氧化性介质 Fe OH 3 S 为主要形状碱性仍原介质 Fe OH 2 S 自然水体中重要的无机配体有 OH-Cl-CO32-HCO3-F-S2-CN-NH328 不易水解的有机污染物烷烃烯烃 芳香烃硝基苯杂环化合物 PCBs 醇类 醚类 羧酸易水解的有机污染物卤代烷烃酰胺 胺 羧酸酯氨基甲酸盐环氧化物腈类 有机磷酸酯尿素类 磺酸酯酐29 简述有机配位体对水体中重金属迁移的影响答水溶液中共存的金属离子和有机配位体常常生成金属协作物这种协作物能够转变金属离子的特点从而对重金属离子的迁移产生影响起通过影响颗粒物对重金属的吸附和影响重金属化合物的溶解度来实现30 碳水化合物生化水解

36、最终产物为丙酮在氧气充分时能进一步分解为CO2和 H2O31 适用于水体颗粒物对污染物吸附的等温式有G KC G GC AC 两种方程其中 G G C AC可求饱和吸附量32 有机物的辛醇 - 水安排系数常用Kow 表示第四章土壤环境化学1 土壤圈处于岩石圈最外面的一层疏松的部分具有支持植物和微生物生长繁衍的才能是联系有机界和无机界的中心环节仍具有同化和代谢外界进入土壤的物质的才能主要元素 OSiAlFeCCaKNaMgTiNS等P2 土壤是由固体液体和气体三相共同组成的多相体系其本质属性是具有肥力土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质土壤矿物质是岩石经过物理和化学风化的产物由原生矿物和次生矿物构

37、成土壤有机质土壤中含碳有机物的总称是土壤形成的标志土壤肥力的表现土壤水分来自大气降水和浇灌土壤中的空气成分与大气相像不连续二氧化碳比氧气多3 土壤具有缓和其酸碱度发生猛烈变化的才能它可以保持土壤反应的相对稳固称为土壤的缓冲性能4 土壤中存在着由土壤动物土壤微生物和细菌 组成的生物群体5 典型土壤随深度出现不同层次分别为掩盖层淋溶层淀积层和母质层6 土壤的显著特点是具有隐藏性潜在性和不行逆性7 岩石化学风化分为氧化水解和酸性水解三个过程8 什么是土壤的活性酸度与潜性酸度依据土壤中 H 的存在方式土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类1 活性酸度土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映又称有

38、效酸度通常用 pH 表示2 潜性酸度土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H和 Al3 当这些离子处于吸附状态时是不显酸性的但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后即可增加土壤溶液的H 浓度使土壤 pH 值降低依据测定潜性酸度的提取液不同可分为代换性酸度水解性酸度代换性酸度用过量的中性盐 KClNaCl 等 淋洗土壤溶液中金属离子与土壤中 HAl3 离子交换用强碱弱酸盐淋洗土壤溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的 HAl3 离子代换出来同时生成弱酸此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度一般水解性酸度高于代换性酸度代换性酸度只是水解性酸度的一部分吸附性铝离子Al3 是大多数酸性土壤中潜性酸酸主要来源而吸附

39、性氢离子就是次要来源潜性酸度远大于活性酸度9 土壤胶体的性质1 土壤胶体具有极大的比表面积和表面能2 土壤胶体的电性土壤胶体微粒一般带负电荷形成一个负离子层打算电位离子层其外部由于电性吸引而形成一个正离子层反离子层或扩散层即合称双电层3 土壤胶体的凝结性和分散性土壤胶体的凝结性主要取决于其电动电位的大小和扩散层的厚度常见阳离子凝结力的强弱次序10 影响阳离子交换吸附的因素电荷数离子半径水化程度不同土壤的阳离子交换量不同不同种类的胶体的阳离子交换量次序有机胶体蒙脱石水化云母高岭土水合氧化铁铝土壤质地越细阳离子交换量越高土壤胶体中 SiO2R2O3比值越大阳离子交换量越高pH值下降阳离子交换量降低

40、11 可交换阳离子分两类致酸阳离子Al3H 和 盐基阳离子 Ca2Mg2KN等a盐基饱和度交换量的单位厘摩尔每千克土cmolkg12 土壤的缓冲作用土壤溶液中含有碳酸硅酸磷酸腐殖酸和其它有机酸及其盐类构成很好的缓冲体系 a 土壤胶体的数量和盐基代换量越大土壤的缓冲才能越强b 代换量相当时盐基饱和度越高土壤对酸的缓冲才能越大反之盐基饱和度减小土壤对碱的缓冲才能增加铝离子对碱的缓冲作用带有OH-基的铝离子简洁聚合聚合体愈大中和的碱愈多 pH55Al3失去缓冲作用一般土壤缓冲才能的大小次序是腐殖质土黏土砂土13Eh300 mv氧体系起主要作用土壤处于氧化状态Eh300 mv土壤有机质起主要作用仍原状

41、态影响 Eh 的因素 1 土壤通气情形 2pH值受氧体系支配pH下降就 Eh上升 3 有机质状况有机质分解时形成大量仍原性物质4 无机物状况仍原性或氧化性物质 的含量 5 根系代谢所分泌的有机酸的RedoxEh对土壤性质的影响Eh在 200-700mv时养分供应正常 Eh700mv 有机质被氧化快速分解养分贫乏Eh 在 400-700mv 时 氮素以 NO3-存在 Eh400mv反硝化发生 Eh200mv NO3- 消逝显现大量NH4Eh -200mv H2S 产生氧化使土壤酸化仍原使土壤碱化14 土壤污染当各种污染物通过各种途径输入土壤其数量超过了土壤的自净才能并破坏了土壤的功能和影响了土壤

42、生态系统的平稳称为土壤污染来源 1 污水浇灌 2 固体废弃物污染3 大气沉降酸雨放射性元素有机污染物4农业污染农药化肥污染的类型重金属污染有机污染物放射性物质有害生物污染其它污染如酸雨特点隐藏性累积性复杂性危害影响植物生长影响土壤微生物危害土壤动物污染水体食物和大气15 土壤的理化性质主要包括pH值土壤质地土壤氧化仍原电位有机质含量 CEC阳离子交换容量等1 一般来说土壤 pH 越低 H越多重金属被解吸的越多其活动性就越强从而加大了土壤中的重金属向生物体内迁移的数量2 一般来说质地粘重的土壤对重金属的吸附力强降低了重金属的迁移转化才能3 一般来说在仍原条件下许多重金属易产生难溶性的硫化物而在氧

43、化条件下溶解态和交 换态含量增加4 有机质含量较高的土壤对重金属的吸附才能高于有机质含量低的土壤16 在旱地土壤中镉的主要存在形式是CdCO3 土壤中铬是以CdCO3Cd PO42Cd OH 2Cd 四种形状存在17 土壤淹水条件下镉的迁移才能增强砷对植物危害小18 影响土壤酸碱性主要有氧化作用和仍原作用其中氧化作用使土壤酸性增加19 植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么不同种类的植物对重金属的耐性不同同种植物由于其分布和生长的环境各 异可能表现出对某种重金属有明显的耐性1 植物根系通过转变根系化学性状原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸取2 重金属与植物的细胞壁结合而不能进入细胞质

44、影响细胞代谢活动使植物对重金属表现出耐性3 酶系统的作用耐性植物中酶活性在重金属含量增加时仍能维护正常水平此外在耐性植物中仍发现另一些酶可被激活从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程4 形成重金属硫蛋白或植物络合素使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在降低了重金属离子活性从而减轻或解除其毒害作用20 不同种类的重金属由于其物理化学行为和生物有效性的差异在土壤和农作物系统中迁移转化规律明显不同重金属的存在形状可分为交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态有机结合态和残渣态交换态的重金属包括溶解态的重金属迁移才能最强具有生物有效性又称有效态土壤中各类胶体的吸附次序为氧化锰有机质氧化铁伊利石蒙

45、脱石高岭石重金属在土壤植物系统中的迁移过程与重金属的种类浓度及在土壤中的存在形状植物种类生长发育期复合污染施肥等有关21 土壤重金属污染的防治措施答掌握农药的适用合理适用化学肥料加强污染物的监测和治理排土客土改良施加抑制剂22 重金属污染的特点是举例说明水体中金属迁移转化的影响因素答特点难分解易富集植物对各种金属的需求的差别很大生物效应明显污染危害与存在形状有关影响因素悬浮物对金属的吸附作用金属化合物的溶解度金属的物理化学性质水体 PH23 以下可以诱发重金属从沉积物中释放出来因素是PH降低增加水中协作剂的含量转变氧化仍原条件24 土壤对农药的吸附作用可分为静电吸附离子交换吸附和 专属吸附25

46、 土壤有机质的来源有树脂 腐殖质腐黑物26 土壤中农药的迁移的主要方式是通过扩散和质体流淌农药在田间中的损失主要途径是挥发影响农药在土壤中扩散的主要影响因素1 土壤水分的含量2 土壤吸附的影响 3 土壤的紧实度 4 温度 5 气流速 6 农药种类影响质体流淌最重要的是农药与土壤之间的吸附吸附最强者移动最困难27 有机化合物的吸附中存在两种主要机理一是安排作用即在水溶液中土壤有机质对有机化合物的溶解作用二是吸附作用即在非极性有机溶剂中土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用或干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用低浓度有机物在土壤上呈非线性吸附橡胶态对有机物吸附速率较慢呈线性非竞争吸附玻璃态对有机物

47、吸附速率较快呈非线性竞争吸附第五章生物体内污染物质的运动和毒性1 生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的厚度为75-100 的流淌变动复杂体2 被动扩散浓度扩散扩散速率与生物膜两侧该物质的浓度梯度以及该物质的脂溶性直接相关不耗能无特异性挑选由于无载体参与无竞争性抑制被动扩散是指脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧扩散通过有类脂层屏障的生物膜3 被动易化扩散从高浓度到低浓度不耗能4 主动转运从低浓度到高浓度耗能5 吸取污染物质从机体外通过消化道呼吸道或皮肤通透体膜进入血液的过程 消化管是吸取污染物质最主要的途径呼吸管是吸取大气污染物的主要途径皮肤吸取是不少污染物质进入机体的途径6 污染物以被动扩

48、散为主要的转运方式7 血- 脑屏障位于脑部毛细血管壁污染物能否进入脑部取决于其脂溶性8 接合的两种方式共价接合-不行逆非共价接合-可逆9 生物积存生物富集生物放大10 生物转化第一阶段反应引入极性基团 氧化仍原水解其次阶段反应结合反应11 酶催化作用的特点催化专一性高酶催化效率高酶催化需要温顺的外界条件酶促反应速率的影响因素有pH温度和抑制剂12 糖类的微生物降解途径13 脂肪的微生物降解途径14 有毒有机物质生物转化的主要反映类型如下氧化反应类型仍原反应类型水解反应类型结合反应类型15 依据半数致死量一般将化学物质的急性毒性分成4 级16 污染物进入中枢神经系统需跨过致密毛细血管壁该组织被称

49、为血脑屏障17 污染物在动物体内主要的蓄积部位血浆蛋白脂肪骨骼18 苯并芘 a 的致癌机理主要是形成芳基碳正离子与DNA碱基中的氮或氧结合使之芳基化导致DNA基因突变19 生物富集是指生物通过非吞食方式从四周环境蓄积某种元素或难降解的物质使其在机体内超过四周环境中浓度的现象20 碳原子数大于1 的正烷烃其微生物降解的途径有三种末端氧化次末端氧化和双端氧化21 甲烷发酵是指有机酸醇等化合物在细菌作用下被转化为乙酸和氢气进而经产甲烷菌作用产生甲烷22 以下烃类化合物中最难被微生物降解的是苯23 以下芳香族化合物中最难被微生物降解的是二氯甲苯24LD50表示的是半数致死剂量25 两种毒物死亡率分别是M1和 M2其联合作用的死亡率MM1M2这种联合作用属于拮抗作用第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应1PHA在紫外光照耀下很简洁光解和氧化也可以被微生物降解2 气相汞的最终归趋是进入土壤和海底沉积物3 无机砷可以抑制酶的活性三价无机砷可以与蛋白质的巯基反应com反应是它们在对流层中排除的主要途径5Hg 的生物甲基化途径是辅酶甲基钴胺素把甲级负离子传递给Hg2CH3Hg本身变为水合钴胺素后者再